zoukankan      html  css  js  c++  java
  • java程序运行时内存分配详解

    java程序运行时内存分配详解

    这篇文章主要介绍了java程序运行时内存分配详解 ,需要的朋友可以参考下
     

    一、 基本概念

       每运行一个java程序会产生一个java进程,每个java进程可能包含一个或者多个线程,每一个Java进程对应唯一一个JVM实例,每一个JVM实例唯一对应一个堆,每一个线程有一个自己私有的栈。进程所创建的所有类的实例(也就是对象)或数组(指的是数组的本身,不是引用)都放在堆中,并由该进程所有的线程共享。Java中分配堆内存是自动初始化的,即为一个对象分配内存的时候,会初始化这个对象中变量。虽然Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的,但是这个对象的引用却是在栈中分配,也就是说在建立一个对象时在堆和栈中都分配内存,在堆中分配的内存实际存放这个被创建的对象的本身,而在栈中分配的内存只是存放指向这个堆对象的引用而已。局部变量 new 出来时,在栈空间和堆空间中分配空间,当局部变量生命周期结束后,栈空间立刻被回收,堆空间区域等待GC回收。

    具体的概念:JVM的内存可分为3个区:堆(heap)、栈(stack)和方法区(method,也叫静态区):

    堆区:

    1.存储的全部是对象,每个对象都包含一个与之对应的class的信息(class的目的是得到操作指令) ;
    2.jvm只有一个堆区(heap),且被所有线程共享,堆中不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身和数组本身;

    栈区:
    1.每个线程包含一个栈区,栈中只保存基础数据类型本身和自定义对象的引用;
    2.每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的,其他栈不能访问;
    3.栈分为3个部分:基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令);

    方法区(静态区):
    1.被所有的线程共享,方法区包含所有的class(class是指类的原始代码,要创建一个类的对象,首先要把该类的代码加载到方法区中,并且初始化)和static变量。
    2.方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素,如class,static变量。
     

    二、实例演示

    AppMain.java

    public class AppMain   //运行时, jvm 把appmain的代码全部都放入方法区  
    {  
    public static void main(String[] args) //main 方法本身放入方法区。  
    {  
    Sample test1 = new Sample( " 测试1 " ); //test1是引用,所以放到栈区里, Sample是自定义对象应该放到堆里面  
    Sample test2 = new Sample( " 测试2 " );  
     
    test1.printName();  
    test2.printName();  
    }  
    }  
     
    public class Sample  //运行时, jvm 把appmain的信息都放入方法区  
    {  
    /** 范例名称 */  
    private String name; //new Sample实例后, name 引用放入栈区里, name 对应的 String 对象放入堆里  
     
    /** 构造方法 */  
    public Sample(String name)  
    {  
    this .name = name;  
    }  
     
    /** 输出 */  
    public void printName() //在没有对象的时候,print方法跟随sample类被放入方法区里。  
    {  
    System.out.println(name);  
    }  
    }

    运行该程序时,首先启动一个Java虚拟机进程,这个进程首先从classpath中找到AppMain.class文件,读取这个文件中的二进制数据,然后把Appmain类的类信息存放到运行时数据区的方法区中,这就是AppMain类的加载过程。

    接着,Java虚拟机定位到方法区中AppMain类的Main()方法的字节码,开始执行它的指令。这个main()方法的第一条语句就是:

    复制代码 代码如下:

      Sample test1=new Sample("测试1");
     

    该语句的执行过程:
        1、 Java虚拟机到方法区找到Sample类的类型信息,没有找到,因为Sample类还没有加载到方法区(这里可以看出,java中的内部类是单独存在的,而且刚开始的时候不会跟随包含类一起被加载,等到要用的时候才被加载)。Java虚拟机立马加载Sample类,把Sample类的类型信息存放在方法区里。
        2、 Java虚拟机首先在堆区中为一个新的Sample实例分配内存, 并在Sample实例的内存中存放一个方法区中存放Sample类的类型信息的内存地址。
        3、 JVM的进程中,每个线程都会拥有一个方法调用栈,用来跟踪线程运行中一系列的方法调用过程,栈中的每一个元素就被称为栈帧,每当线程调用一个方法的时候就会向方法栈压入一个新帧。这里的帧用来存储方法的参数、局部变量和运算过程中的临时数据。

        4、位于“=”前的Test1是一个在main()方法中定义的一个变量(一个Sample对象的引用),因此,它被会添加到了执行main()方法的主线程的JAVA方法调用栈中。而“=”将把这个test1变量指向堆区中的Sample实例。
        5、JVM在堆区里继续创建另一个Sample实例,并在main方法的方法调用栈中添加一个Test2变量,该变量指向堆区中刚才创建的Sample新实例。

        6、JVM依次执行它们的printName()方法。当JAVA虚拟机执行test1.printName()方法时,JAVA虚拟机根据局部变量test1持有的引用,定位到堆区中的Sample实例,再根据Sample实例持有的引用,定位到方法去中Sample类的类型信息,从而获得printName()方法的字节码,接着执行printName()方法包含的指令,开始执行。

    三、辨析

      在Java语言里堆(heap)和栈(stack)里的区别 :
        1. 栈(stack)与堆(heap)都是Java用来在Ram中存放数据的地方。与C++不同,Java自动管理栈和堆,程序员不能直接地设置栈或堆。
      2. 栈的优势是,存取速度比堆要快,仅次于直接位于CPU中的寄存器。但缺点是,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。另外,栈数据可以共享(详见下面的介绍)。堆的优势是可以动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是,由于要在运行时动态分配内存,存取速度较慢。

    Java中的2种数据类型:

      一种是基本类型(primitive types), 共有8类,即int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意,并没有string的基本类型)。这种类型的定义是通过诸如int a = 3; long b = 255L;的形式来定义的,称为自动变量。自动变量存的是字面值,不是类的实例,即不是类的引用,这里并没有类的存在。如int a = 3; 这里的a是一个指向int类型的引用,指向3这个字面值。这些字面值的数据,由于大小可知,生存期可知(这些字面值固定定义在某个程序块里面,程序块退出后,字段值就消失了),出于追求速度的原因,就存在于栈中。
      

        栈有一个很重要的特性:存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义:  int a = 3;  int b = 3;  编译器先处理int a = 3;首先它会在栈中创建一个变量为a的引用,然后查找有没有字面值为3的地址,如果没找到,就开辟一个存放3这个字面值的地址,然后将a指向3的地址。接着处理int b = 3;在创建完b的引用变量后,由于在栈中已经有3这个字面值,便将b直接指向3的地址。这样,就出现了a与b同时均指向3的情况。

      这种字面值的引用与类对象的引用不同。假定两个类对象的引用同时指向一个对象,如果一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态,那么另一个对象引用变量也即刻反映出这个变化。相反,通过字面值的引用来修改其值,不会导致另一个指向此字面值的引用的值也跟着改变的情况。如上例,我们定义完a与 b的值后,再令a=4;那么,b不会等于4,还是等于3。在编译器内部,遇到a=4;时,它就会重新搜索栈中是否有4的字面值,如果没有,重新开辟地址存放4的值;如果已经有了,则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b的值。
      另一种是包装类数据,如Integer, String, Double等将相应的基本数据类型包装起来的类。这些类数据全部存在于堆中,Java用new()语句来显示地告诉编译器,在运行时才根据需要动态创建,因此比较灵活,但缺点是要占用更多的时间。

    四、总结

          java内存分配条理还是很清楚的,如果要彻底搞懂,可以去查阅JVM相关的书籍。在java中,内存分配最让人头疼的是String对象,由于其特殊性,所以很多程序员容易搞混淆,下一篇文章再详细讲解。

  • 相关阅读:
    Leetcode 191.位1的个数 By Python
    反向传播的推导
    Leetcode 268.缺失数字 By Python
    Leetcode 326.3的幂 By Python
    Leetcode 28.实现strStr() By Python
    Leetcode 7.反转整数 By Python
    Leetcode 125.验证回文串 By Python
    Leetcode 1.两数之和 By Python
    Hdoj 1008.Elevator 题解
    TZOJ 车辆拥挤相互往里走
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/sanyouge/p/7209511.html
Copyright © 2011-2022 走看看